Estrategias prometedoras para células solares duraderas de perovskita

Los materiales de perovskita se están haciendo cada vez más populares como capa activa de células solares. Pero las fuerzas internas de estos materiales causan distorsiones en sus estructuras cristalinas, reduciendo la simetría y contribuyendo a su inestabilidad intrínseca. También están sujetos a degradación ambiental.

Unos investigadores de la Universidad de Soochow examinaron los mecanismos en juego debido a esta inestabilidad intrínseca, así como varios factores de degradación que influyen en el rendimiento de las células fotovoltaicas de perovskita. En una actualización de investigación publicada en la revista APL Materials, los investigadores aclararon los factores que influyen en la degradación y resumieron algunos enfoques factibles para lograr sistemas fotovoltaicos de perovskita duraderos.

"Es importante entender los mecanismos de degradación bajo diferentes condiciones, incluyendo la luz, el calor, la humedad, el ambiente electroquímico y la estabilidad intrínseca, si se quiere mejorar la durabilidad de las células solares de perovskita", dijo el autor Zhao-Kui Wang. "Es importante garantizar que la perovskita y las otras capas tengan la mejor estabilidad intrínseca y luego hacer algunos ajustes para mejorar aún más su resistencia ambiental".

La actualización se centró en la degradación química causada por las capas transportadoras de las células solares. También consideró la estabilidad intrínseca de la capa de perovskita y los factores ambientales de humedad, oxígeno, luz y calor.

Los autores indicaron que los procesos de reducción de las pequeñas brechas en estos materiales son métodos prometedores que están involucrados en el dopaje, la modificación y el ajuste de las películas de perovskita y la durabilidad del dispositivo.

Los factores electroquímicos y ambientales que afectan al rendimiento de las células solares fotovoltaicas de perovskita están interconectados, y se pueden hacer varias mejoras ajustando la química y la estructura de los materiales. (Foto: cortesía de los autores)

Los autores también destacaron los beneficios de los materiales hidrofóbicos, de líquidos iónicos, etc., en la optimización de la durabilidad fotovoltaica en diferentes condiciones ambientales. Por ejemplo, sugirieron fabricar una heteroestructura 2D-3D en el material de perovskita para mejorar su estabilidad en el aire.

Los autores señalan que los líquidos iónicos son prometedores por su capacidad de suprimir la migración de iones, lo que es importante para asegurar la estabilidad térmica y para retardar la degradación inducida por la luz. Esos líquidos iónicos pueden modificarse fácilmente para que posean hidrofobicidad para el filtrado de la humedad.

"Una baja volatilidad significa que los líquidos iónicos pueden ser considerados como un solvente ecológico para las perovskitas, aunque la eficiencia del dispositivo todavía necesita ser mejorada", dijo Wang.

Los autores animan a otros a seguir buscando materiales con rangos específicos de conducción de energía, que aumenten la estabilidad en las perovskitas fotovoltaicas.

"Hemos propuesto los conceptos de estabilidad en oxígeno puro y estabilidad flexible, que son valiosos para que otros investigadores presten atención", dijo Wang. "Además, esperamos que estas estrategias no solo sean útiles en las células solares perovskitas, sino también en otros sistemas fotoeléctricos, como la fotovoltaica orgánica, los fotodetectores y los diodos emisores de luz". (Fuente: NCYT Amazings)